Владимир Шлома - Организация связи в сетях LTE

– TR 36.902E-UTRAN; Self-configuring and self-optimizing network (SON) use cases and solutions. Самоконфигурирование и самооптимизирующаяся сеть (SON) случаи использования и решения;

– TR 36.903E-UTRA; Derivation of test tolerances for multi-cell Radio Resource Management (RRM) conformance tests. Деривация испытательных допусков для Управления ресурсами Радио мультиячейки (RRM) критерии соответствия;

– TR 36.912Feasibility study for Further Advancements for E-UTRA (LTE-Advanced). Технико-экономическое обоснование для Дальнейших Продвижений для E-UTRA (LTE – Усовершенствованный);

– TR 36.913Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced). Требования для дальнейших продвижений для Развитого Универсального Земного Доступа Радио (E-UTRA) (LTE – Усовершенствованный);

– TR 36.921E-UTRA; FDD Home eNode B (HeNB) Radio Frequency (RF) requirements analysis. Дуплексный домашний канал с частотным разделением eNode Ширина полосы (HeNB) Радиочастота (RF) анализ требований;

– TR 36.922E-UTRA; TDD Home eNode B (HeNB) Radio Frequency (RF) requirements analysis. Дуплексный домашний канал с временным разделением eNode Ширина полосы (HeNB) Радиочастота (RF) анализ требований;

– TR 36.927Potential solutions for energy saving for E-UTRAN. Потенциальные решения для экономии энергии для E-UTRAN

– TR 36.931RF requirements for LTE Pico NodeB. Требования RF для LTE Pico NodeB;

– TR 36.938E-UTRAN; Improved network controlled mobility between E-UTRAN and 3GPP2/mobile WiMAX radio technologies. Улучшенная сеть управляла подвижностью между E-UTRAN и 3GPP2/mobile WiMAX технологии радио;

– TR 36.942E-UTRA; Radio Frequency (RF) system scenarios. Радиочастота (RF) сценарии системы;

– TR 36.956E-UTRA; Repeater planning guidelines and system analysis. Планирование Трансляции, рекомендации и системный анализ.

Кроме того, к сетям LTE относится большая часть спецификаций для сетей UMTS, в том числе, касающихся предоставления пользовательских услуг.

В стандарте LTE гармонически соединились передовые технологии 21 века. На физическом уровне в LTE использована технология OFDM, обеспечивающая высокие скорости передачи в радиоканалах с многолучевым распространением радиоволн. На уровне соединений (L2) и сетевом уровне (L3) за основу взяты протоколы стандарта UTRA (UMTS) при высокоскоростной передаче трафика с коммутацией пакетов. Поэтому стандарт LTE по праву является новым этапом развития сетей радиодоступа Evolved UTRA. Со дня появления стандарта LTE он претерпел существенную модернизацию. Новые версии стандарта LTE-A (Advanced) Rel.10 – 14 обеспечивает высокое качество предоставляемых услуг и сквозные скорости в сотни мегабит/с. Для достижения подобных скоростей в LTE-A используют совместно 2 технологии:

– расширение полосы передаваемого сигнала за счет агрегации рабочих полос,

– пространственное мультиплексирование передаваемых сигналов.

Агрегация полос позволяет увеличить суммарную полосу до 5×20=100 МГц. Пространственное мультиплексирование предоставляет возможность одновременно передавать в одном частотном канале до 8 различных потоков данных. В результате скорости передачи в радиоканале возрастают на порядок.

Другой отличительной чертой сетей LTE является прописанная в спецификациях неоднородность их структур. Кроме макро, микросот и пикосот в зданиях предполагается широкое использование фемтосот – домашних базовых станций, по сути аналогичных точкам доступа в сетях Wi‑Fi. При этом появляется возможность высококачественного обслуживания абонентов, находящихся в помещениях, что создает конкурентную среду с другими сетями радиодоступа. Улучшению связи также будет способствовать использование прописанных в спецификациях релейных станций LTE.

В стандарте LTE все типы трафика, включая голосовой, передают с коммутацией пакетов. Сети LTE являются all-IP сетями, где все интерфейсы, кроме радио интерфейса, построены на основе IP-протокола. Это позволяет унифицировать структуру интерфейсов транспортной сети, широко использовать туннельные соединения, технологию IMS при организации услуг, применять стандартные в сети Интернета методы защиты информации. Существенно упрощаются межсистемные сигнальные соединения и протоколы передачи пакетов трафика.

Сети стандарта E-UTRAN (LTE) предназначены для обмена пакетным трафиком как между различными абонентами сетей радиодоступа, так и для доставки пакетов на абонентский терминал с интернет-серверов. Сети LTE относят к all-IP сетям, где внутрисетевые интерфейсы строят на основе IP-протоколов. Структура сети LTE представлена на рис. 1.

Рис.1. Структура сети LTE

Сеть включает в себя мобильные терминалы (UE – User Equipment), сеть радиодоступа E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) и новое ядро сети Evolved Packet Core (EPC) . Для обслуживания абонентов сеть имеет выход на сети с предоставлением услуг по IP-протоколу и на домашние сети абонентов (HSS – Home Subscriber Server).

Сеть радиодоступа E-UTRAN построена как совокупность узлов базовых станций eNB (E-UTRAN NodeB или eNodeB), где соседние eNB соединены между собой интерфейсом Х2. Ядро сети EPC (Evolved Packet Core) (рис.1) состоит из обслуживающего шлюза S-GW (Serving Gateway), шлюза для выхода на пакетные сети PDN GW (Packet Data Network Gateway), структуры управления по протоколу Mobility Management MME (Mobility Management Entity), связанной с S-GW и eNodeB сигнальными интерфейсами. На рис. 1 соединения для передачи данных показаны толстыми линиями, сигнальные соединения – тонкими.

eNB подключены к EPC посредством интерфейса S1. При этом интерфейс S1 в пользовательской плоскости S1-U (User Plane) непосредственно замыкается на обслуживающий шлюз S-GW (Serving Gateway), в то время как сигнальная часть интерфейса S1-C (Control Plane) следует на MME – Mobility Management Entity.

UE(абонентский терминал) подключенный к сети LTE, может находиться в состоянии CONNECTED ( ACTIVE ) или в состоянии IDLE . В состоянии CONNECTED идет обмен сообщениями (как сигнальными, так и пакетами трафика) по радио интерфейсу. В состояние IDLE станцию переводят на время пауз в сеансе связи. В этом состоянии абонент сохраняет свой IP-адрес, сеть поддерживает абонентские базы данных, а местоположение абонента определено с точностью до зоны слежения Tracking Area [1, гл.5].

eNB объединяет в себе функции базовых станций и контроллеров сетей 3-го поколения. Для каждого активного абонента в eNB открыта база данных. eNB выполняет:

– обеспечивает передачу трафика и сигнализации в радиоканале,

– управляет распределением радио ресурсов,

– обеспечивает сквозной канал трафика к S-GW,

– выбирает обслуживающий MME,

– поддерживает синхронизацию передач и контролирует уровень помех в соте,

– обеспечивает шифрацию всех пользовательских сообщений и целостность передачи сигнализации по радиоканалу [1, гл.6],

– выбирает MME и организует сигнальный обмен с ним,